개념 한 쪽
작업환경 측정의 목적은 근로자의 노출 수준을 정확히 파악하기 위해 적절한 시료를 채취하는 데 있다. 시료채취에서는 단위 통일과 농도-질량-부피 관계를 통해 최소한의 공기량을 결정하며, 적절한 포집방법과 흡착제를 선택하여 시료의 손실과 변질을 방지한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「작업환경 측정의 목적」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 단위 변환과 최소 채취량 계산 | 1 | 검출한계와 농도에서 필요한 공기량을 계산하는 과정 |
| ppm→mg/m³ 변환 및 채취량 산정 | 1 | ppm 농도를 질량농도로 바꾼 뒤 최소 채취량을 구하는 방법 |
| 포집매체 분류 판단 | 1 | 활성탄·실리카겔 등 고체 흡착제의 포집방법 명칭을 가리는 문제 |
시료채취 시 핵심은 농도, 질량, 부피 사이의 관계를 이해하는 것이다. 기본 공식은 농도 = 질량 ÷ 부피이므로 필요한 부피는 질량을 농도로 나누어 구한다. 단위 환산을 먼저 수행해야 오류를 피할 수 있으며, m³와 L, mg와 μg 사이의 배수관계를 정확히 적용한다.
정량한계(LOQ) 또는 검출한계(LOD)를 고려하여 분석 가능한 최소 질량을 확보하려면 채취해야 할 공기량을 계산한다. 예를 들어 정량한계 질량을 목표 농도로 나누면 필요한 부피가 산출된다. LOQ가 작을수록 필요한 채취 공기량은 줄어든다.
기체 농도가 ppm으로 주어진 경우에는 ppm을 질량농도(mg/m³)로 변환해야 한다. 25℃, 1기압에서의 몰부피 약 24.45 L/mol을 이용하여 변환식 mg/m³ = ppm × 분자량 / 24.45를 적용한다. 이 변환을 거쳐 정량한계 질량으로 나누어 최소 채취량을 결정한다.
시료 포집방법은 대상 물질과 포집 매체의 특성에 따라 선택한다. 활성탄이나 실리카겔과 같은 고체 흡착제는 표면에 증기를 흡착하는 고체포집방법에 해당한다. 흡착제의 극성에 따라 실리카겔은 극성 물질에, 활성탄은 비극성 물질에 유리하다. 연속 채취는 농도 변동이 크거나 저농도, 시간가중평균(TWA) 산출이 필요할 때 사용하며, 비흡수성·비흡착성 가스는 즉시 분석으로 충분할 수 있다.
액체포집방법의 흡수효율은 접촉 시간과 온도 등에 영향을 받는다. 일반적으로 접촉 시간을 늘리고 온도를 낮추면 흡수효율이 증가하며, 채취 속도를 과도하게 높이면 효율이 저하된다.
예 1: 분석방법의 검출한계가 10 μg이고 목표 농도가 0.1 mg/m³일 때 필요한 공기량을 구한다. 단위를 통일하면 0.1 mg/m³ = 100 μg/m³이므로 필요한 부피는 10 μg ÷ 100 μg/m³ = 0.1 m³ = 100 L가 된다.
예 2: TCE(분자량 131.39) 농도 25 ppm에서 정량한계가 시료당 0.5 mg인 경우 최소 채취량을 구한다. 먼저 ppm을 mg/m³로 변환하면 25 × 131.39 / 24.45 ≈ 134.4 mg/m³이므로, 필요한 부피는 0.5 mg ÷ 134.4 mg/m³ ≈ 0.00372 m³ ≈ 3.72 L가 된다.
어떤 물질에 대한 분석방법의 검출한계는 10μg이다. 0.1 mg/m³의 농도를 검출하기 위해서는 공기량을 얼마나 채취하여야 할까?
정답 ③ · 주어진 검출한계 질량으로 목표 농도를 검출하기 위해 필요한 공기 부피를 묻는 문제이다. 검출한계 10 μg는 0.01 mg이고 목표 농도는 0.1 mg/m³이므로 필요 부피 = 질량(0.01 mg) ÷ 농도(0.1 mg/m³) = 0.1 m³ = 100 L이다.
검출한계 질량을 농도로 나누면 필요한 공기 부피가 나오므로, 단위 환산 후 계산하면 100L가 된다.
TCE(분자량=131.39)에 노출되는 근로자의 노출농도를 측정하고자 한다. 추정되는 농도는 25 ppm이고 분석방법의 정량한계가 시료당 0.5 mg일 때, 정량한계 이상의 시료량을 얻기 위해서는 공기는 최소한 얼마나 채취해야 하는가? (단, 25℃, 1기압 기준)
정답 ② · 문제는 추정 농도 25 ppm의 TCE로부터 분석법의 정량한계(시료당 0.5 mg)를 만족하려면 최소 몇 L를 채취해야 하는지 계산하는 것이다. 먼저 ppm을 mg/m3로 변환: mg/m3 = ppm × 분자량 / 24.45, 따라서 25 ppm × 131.39 / 24.45 ≈ 134.4 mg/m3가 된다.
정량한계 농도를 얻기 위한 최소 채취량은 정량한계 질량을 농도로 나눈 값이다.
활성탄, 실리카겔 등과 같은 흡착제를 사용하여 공기중 유기용제 증기를 채취하는 방법은?
정답 ② · 문제는 활성탄·실리카겔 같은 흡착제를 이용한 유기용제 채취법의 분류를 묻고 있다. 고체 흡착제 표면에 기체나 증기가 흡착되어 채취되는 방식은 고체포집방법으로 분류된다.
활성탄이나 실리카겔과 같은 고체 물질에 유해 물질을 달라붙게 하여 채취하는 방법은 고체포집방법이다.
산업위생관리산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.